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氮、磷元素的大量排放會造成水體的富營養(yǎng)化，因此我國將氨氮和總磷作為評價污水處理廠處理效果的重要考核指標。目前污水處理以生物脫氮為主，其脫氮原理為經(jīng)過好氧硝化，缺氧反硝化，將污水中的氮元素轉(zhuǎn)化為無害的氮氣。
一、原理
總氮是指可溶性及懸浮物顆粒中的含氮量，包括NO3-，NO2-和NH4+等無機氮和氨基酸、蛋白質(zhì)和有機胺等有機氮。生物脫氮首先是在厭氧環(huán)境內(nèi)，通過氨化作用將有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮，這一過程稱為氨化過程，氨化過程很容易進行，在一般無數(shù)處理設(shè)施中均能完成；然后在好氧環(huán)境內(nèi)，通過硝化作用，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮；隨后在缺氧環(huán)境內(nèi)，通過反硝化作用，將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨氣，從水中逸出。
二、主要工藝

脫氮的主要工藝包括活性污泥法（A2O、氧化溝、SBR等）和生物膜法（生物濾池、生物接觸氧化池、生物轉(zhuǎn)盤等），對污水中的氮都有良好的去除效果，但在工藝以及操作上存在一定的局限性和復雜性。

1.活性污泥法：
（1）A2O法
A2O法即厭氧一缺氧一好氧活性污泥法。污水在流經(jīng)厭氧、缺氧、好氧三個不同功能分區(qū)的過程中，在不同微生物菌群的作用下，使污水中的有機物、N、P得到去除。A2/O法是最簡單的同步除磷脫氮工藝，總水力停留時間短，在厭氧、缺氧、好氧交替運行的條件下，可抑制絲狀菌的繁殖，克服污泥膨脹，SVI一般小于100，有利于處理后的污水與污泥分離，厭氧和缺氧段在運行中只需輕緩攪拌，運行費用低。該工藝在國內(nèi)外使用比較廣泛。
優(yōu)點：該工藝為最簡單的同步脫氮除磷，總的水力停留時間，總產(chǎn)占地面積少；在厭氧的好氧交替運行條件下，絲狀菌得不到大量增殖，無污泥膨脹；污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效；運行中勿需投藥，只用輕緩攪拌，運行費低。缺點有：除磷效果難于再行提高，污泥增長有一定的限度，不易提高；脫氮效果也難于進一步提高，內(nèi)循環(huán)量不宜太高，否則增加運行費用；對沉淀池要保持一定的濃度的溶解氧，減少停留時間，溶解濃度也不宜過高，以防止循環(huán)混合液對缺反應器的干擾。
（2）氧化溝
氧化溝又稱連續(xù)循環(huán)反應器，是20世紀50年代由荷蘭的公共衛(wèi)生所（TNO）開發(fā)出來的。氧化溝是常規(guī)活性污泥法的一種改型和發(fā)展，是延時曝氣法的一種特殊形式。其主要功能是供氧；保證其活性污泥呈懸浮狀態(tài)，是污水、空氣、和污泥三者充分混合與接觸；推動水流以一定的流速（不低于0.25m/s）沿池長循環(huán)流動，這對保持氧化溝的凈化功能具有重要的意義。氧化溝具有出水水質(zhì)好、抗沖擊負荷能力強、除磷脫氮效率高、污泥易穩(wěn)定、能耗省、便于自動化控制等優(yōu)點。但是，在實際的運行過程中，仍存在一系列的問題，如污泥膨脹問題、泡沫問題、污泥上浮問題、流速不均及污泥沉積問題。
（3）SBR
間歇式活性污泥法簡稱SBR工藝，一個運行周期可分為五個階段即：進水、反應、沉淀、排水、閑置。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由于只有一個反應池，不需二沉池、回流污泥及設(shè)備，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池。
特點：大多數(shù)情況下，無設(shè)置調(diào)節(jié)池的需要；SVI值較低，易于沉淀，一般情況下不會產(chǎn)生污泥膨脹；通過對運行方式的調(diào)節(jié)，進行除磷脫氮反應；自動化程度較高；得當時，處理效果優(yōu)于連續(xù)式；單方投資較少；占地規(guī)模較大，處理水量較小。
存在問題：A2O和氧化溝工藝均需要較大的池體面積，基建成本高；污泥回流、沉淀工序復雜、能耗大，普通小型污水廠難以承擔，不適用于污水廠改造。SBR工藝需要精細度高的潷水器來保證出水水質(zhì)，后續(xù)要設(shè)置調(diào)節(jié)池來調(diào)節(jié)出水水量，對自動化要求高。
2.生物膜法：
生物濾池占地面積大，生物接觸氧化池固定載體施工維護難度大，且二者均容易發(fā)生堵塞，對污水廠的長期穩(wěn)定運作造成極大的困難。生物轉(zhuǎn)盤處理水量小，僅適用于處理水量小的污水處理廠。